Computación
Los Combos de Frecuencia a Escala de Chip Impulsan el Futuro de los Datos
Añade Securities.io a tus fuentes preferidas en Google
Los investigadores de Columbia Engineering han creado un nuevo chip que puede transformar un láser en un “comb de frecuencia”, generando múltiples canales de luz potentes al mismo tiempo.
Al utilizar un mecanismo de bloqueo especial, los investigadores limpiaron la luz láser desordenada y lograron una precisión de nivel de laboratorio en un pequeño dispositivo de silicio. Este logro puede mejorar significativamente la eficiencia de los centros de datos y impulsar innovaciones en LiDAR, detección y tecnología cuántica.
Los microcomb reducen la precisión de nivel de laboratorio a un chip
Los investigadores crearon el dispositivo microcomb de alta potencia para mejorar la tecnología LiDAR (Detección y Medición por Luz).
LiDAR es una tecnología de detección remota que utiliza luz láser pulsada para calcular distancias y crear modelos 3D de alta resolución del entorno. Funciona como el radar, pero usa luz en lugar de sonido.
El sistema emite pulsos láser y mide el tiempo de su retorno para calcular distancias precisas a los objetos y rastrear el movimiento en tiempo real.
Compuesto por un láser, un escáner y un receptor GPS especializado, un LiDAR instrumento genera una ‘nube de puntos’ detallada de datos, que luego se utiliza para crear mapas 3D para aplicaciones como conducción autónoma, monitoreo ambiental, topografía y arqueología.
La tecnología se inventó a mediados de la década de 1960, inicialmente aplicada en meteorología, detección oceánica y mapeo topográfico, antes de que su uso se extendiera al espacio por la NASA. En la década de 2010, los automóviles comerciales comenzaron a utilizar LiDAR, y desde entonces, el LiDAR automotriz se ha vuelto muy popular en los autos eléctricos de alta gama.
Dada la creciente aplicación del LiDAR, los investigadores han estado trabajando constantemente en mejorar la tecnología. Muchas innovaciones emocionantes de tecnologías láser se integran con óptica avanzada, lo que permite una mayor miniaturización y promete un futuro a largo plazo para los sistemas LiDAR.
El objetivo de los investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Columbia era encontrar una manera de desbloquear mayor potencia y pureza espectral de sistemas láser compactos para permitir la generación de combs de frecuencia a escala de chip y mejorar las comunicaciones, detección, espectroscopía, LiDAR y otras aplicaciones fotónicas integradas.
Así, han creado un microcomb, un dispositivo fotónico miniaturizado que produce una serie de frecuencias ópticas espaciadas uniformemente, como los dientes de un peine, en un chip.
Estos combs de frecuencia miniaturizados integrados tienen el potencial de reducir el tamaño de los sistemas complejos tradicionalmente requeridos para tales aplicaciones. Por lo tanto, los microcombs integrados son prometedores para numerosas aplicaciones que requieren alta potencia de salida, huella pequeña y alta eficiencia, como espectroscopía, detección y comunicaciones de datos.
Recientemente, los investigadores han demostrado microcombs alimentados eléctricamente mediante la integración de chips de ganancia (elementos ópticos semiconductores) con resonadores de primera categoría. Pero su potencia óptica total sigue siendo mucho menor que la que requieren las soluciones prácticas.
Esta limitación ha sido abordada por los investigadores de Columbia, quienes demostraron microcombs de frecuencia Kerr alimentados eléctricamente de alta potencia.
De Diodos ‘Desordenados’ a Microcombs Limpios
Curiosamente, este fue un descubrimiento accidental. Hace unos años, los investigadores en el laboratorio del coautor Michal Lipson, profesor Eugene Higgins de Ingeniería Eléctrica y profesor de física aplicada, estaban trabajando en un proyecto para mejorar las capacidades del LiDAR cuando notaron algo increíble.
Estaban diseñando chips de alta potencia que podían generar haces de luz más brillantes, y “a medida que enviábamos más y más potencia a través del chip, notamos que estaba creando lo que llamamos un comb de frecuencia”, dijo Andres Gil-Molina, ex investigador postdoctoral en el laboratorio de Lipson y actualmente ingeniero principal en Xscape Photonics.
Un comb de frecuencia es un espectro formado por líneas espectrales discretas y regularmente espaciadas. Esto significa que este tipo especial de luz contiene diferentes colores alineados uno al lado del otro de forma ordenada, como se ve en un arcoíris.
Aquí, decenas de frecuencias de luz brillan. Pero los espacios entre estos diferentes colores o frecuencias permanecen oscuros. Así, al observar estas distintas frecuencias brillantes en un espectrograma, parecen picos o dientes de un peine, de ahí el nombre.
Dado que los diferentes colores de luz no interfieren entre sí, cada diente actúa como su propio canal, ofreciendo una oportunidad increíble para enviar varios flujos de datos simultáneamente.
Aunque es extremadamente beneficioso, crear un comb de frecuencia potente requiere láseres y amplificadores grandes y costosos.
Publicado en Nature Photonics1, el artículo detalla cómo lo mismo se puede lograr en un solo chip.
La tecnología que hemos desarrollado toma un láser muy potente y lo convierte en decenas de canales limpios y de alta potencia en un chip. Eso significa que puedes reemplazar bastidores de láseres individuales con un solo dispositivo compacto, reduciendo costos, ahorrando espacio y abriendo la puerta a sistemas mucho más rápidos y eficientes energéticamente.
– Gil-Molina
No solo esta investigación puede satisfacer la enorme demanda creada por los centros de datos de fuentes de luz potentes y eficientes que contienen muchas longitudes de onda, sino que también marca un hito en la misión del equipo de avanzar la fotónica de silicio.
Conocida por permitir una transferencia de datos significativamente más rápida mientras consume menos energía y genera menos calor que los circuitos electrónicos tradicionales, la fotónica de silicio ha encontrado aplicaciones en centros de datos de alta velocidad, IA, LiDAR, tecnologías cuánticas, IoT y 5G.
Silicon photonics integrates light-based components onto a silicon chip using the standard CMOS manufacturing processes to create photonic integrated circuits (PICs). It utilizes silicon-on-insulator (SOI) wafers as the semiconductor platform to form waveguides and other components that guide light for faster, more energy-efficient communication and smaller, more cost-effective devices.
A medida que esta tecnología se vuelve cada vez más central para la infraestructura crítica y nuestras vidas diarias, este tipo de progreso es esencial para garantizar que los centros de datos sean lo más eficientes posible.
– Lipson
Cómo el Bloqueo de Auto-Inyección Limpia y Multiplica la Luz
¿Cuál es el láser más potente que se puede colocar en un chip? Esta pregunta llevó a los investigadores a su descubrimiento.
El equipo de Columbia eligió un diodo láser multimodo. Un diodo láser (LD) es un dispositivo semiconductor que produce luz de un solo color a una longitud de onda específica. Los diodos láser multimodo, o láseres de área amplia (BAL), proporcionan mayores potencias de salida y son ideales cuando se requiere alta potencia óptica y la calidad del haz es menos crítica.
Estos dispositivos producen un haz más amplio, lo que reduce la calidad del haz pero aumenta la densidad de potencia. Los diodos láser multimodo se utilizan ampliamente en aplicaciones como dispositivos médicos, impresión e imágenes, y herramientas de corte láser.
Aunque producen enormes cantidades de luz, el haz de estos láseres es “desordenado”, lo que dificulta su uso en aplicaciones precisas.
Integrar un diodo láser multimodo en un chip de fotónica de silicio, donde las rutas de luz son tan estrechas como solo unos pocos micrómetros (μm) o incluso cientos de nanómetros (nm), sin embargo, requiere una ingeniería cuidadosa.
Para purificar esta fuente de luz potente pero muy ruidosa, el equipo utilizó un mecanismo de bloqueo.
El bloqueo de auto-inyección se empleó en el régimen no lineal para generar combs de alta potencia en el chip y purificar la coherencia de la fuente de bombeo al mismo tiempo.
El bloqueo por inyección es el efecto de frecuencia que puede ocurrir cuando un oscilador es perturbado por un segundo oscilador que opera a una frecuencia cercana. Cuando las frecuencias están lo suficientemente cerca y el acoplamiento es fuerte, el segundo oscilador puede capturar al primero, haciendo que tenga esencialmente la misma frecuencia que el segundo oscilador.
Esta técnica se aplica principalmente a fuentes láser de onda continua (CW) de frecuencia única cuando se requiere una salida de alta potencia, combinada con un ruido de intensidad y de fase muy bajo.
Se basa en la fotónica de silicio para remodelar y limpiar la salida del láser, generando un haz más estable y limpio, lo que se denomina alta coherencia. Una vez que la luz se purifica, las propiedades ópticas no lineales del chip entran en acción, dividiendo el haz único y potente en decenas de colores que están uniformemente espaciados, lo cual es la característica clave de un comb de frecuencia.
La fuente de luz compacta y de alta eficiencia resultante combina la potencia bruta de un láser industrial con la estabilidad y precisión requeridas para comunicaciones y detección avanzadas.
La fuente de baja coherencia se integró con alta potencia de salida y resonadores de anillo de nitruro de silicio. Los resonadores están diseñados con dispersión de velocidad de grupo normal, lo que significa que la velocidad disminuye a medida que la frecuencia óptica aumenta. Esto ocurre cuando las longitudes de onda de luz más largas viajan más rápido que las más cortas en un medio, provocando que los pulsos ópticos se expandan con el tiempo.
Los microcombs creados por el equipo alcanzaron niveles de potencia total en el chip de hasta 158 mW. Las líneas del comb, mientras tanto, tenían un ancho de línea intrínco de 200 kHz. Los investigadores también mostraron más del doble de líneas de comb superando los 100 μW y niveles de potencia en el chip un orden de magnitud superiores a cualquier resultado previamente reportado.
Researchers said:
Nuestro novedoso microcomb alimentado eléctricamente tiene el tamaño, la potencia y el ancho de línea requeridos para comunicaciones de datos, y podría impactar fuertemente en otras áreas como la computación de alto rendimiento y dispositivos ubicuos para detección espectral y aplicaciones de cronometraje.
El avance llega en un momento en que el auge de la IA está provocando un aumento explosivo en la demanda de capacidad de los centros de datos. Esto está generando una presión sobre su infraestructura, que lucha por mover la información a gran velocidad. Como resultado, las empresas están construyendo infraestructuras especializadas en IA para manejar los enormes requisitos computacionales de entrenamiento y ejecución de grandes modelos de IA.
Ya, los enlaces de fibra óptica están siendo utilizados por centros de datos avanzados para transportar datos, pero incluso ellos dependen de láseres de longitud de onda única.
Al tener decenas de haces funcionando en paralelo a través de la misma fibra única, en lugar de un solo haz que transporta un único flujo de datos, los combs de frecuencia pueden mejorar dramáticamente las capacidades de los centros de datos.
Este mismo principio estuvo detrás de la WDM, o multiplexación por división de longitud de onda, una tecnología de fibra óptica que envía múltiples flujos de datos simultáneamente a través de una sola fibra óptica asignando a cada flujo una longitud de onda de luz única, aumentando significativamente la capacidad de datos y permitiendo mayor ancho de banda. La WDM ayudó a que Internet se convirtiera en una red global de alta velocidad a finales de los años 90.
Ahora, el equipo de Lipson está fabricando combs de alta potencia y multicolores tan pequeños que pueden caber directamente en un chip. Este logro hará posible introducir esta capacidad en aquellas partes de los sistemas informáticos modernos que son compactas y costosas.
De esta manera, los chips pueden cambiar el modo en que operan los centros de datos al simplificar la forma en que la información se transmite y procesa, influyendo en el diseño de los centros de datos de próxima generación y muchos otros dispositivos que dependen de una comunicación óptica eficiente. Estos mismos chips también podrían habilitar sistemas LiDAR avanzados, dispositivos cuánticos compactos, relojes ópticos extremadamente precisos y espectrómetros portátiles.
Esto se trata de llevar fuentes de luz de nivel de laboratorio a dispositivos del mundo real. Si puedes hacerlas potentes, eficientes y lo suficientemente pequeñas, puedes colocarlas casi en cualquier lugar.
– Gil-Molina
Swipe to scroll →
| Fuente | Integración | Potencia Total del Comb en el Chip | Líneas >100 μW | Ancho de Línea Intrínseco (por línea) | Técnica Clave |
|---|---|---|---|---|---|
| Columbia Engineering (2025) | Diodo láser multimodo + resonador SiN (en chip) | ~0.16 W (≈160 mW) | ≥25 | ~200 kHz | Bloqueo de auto-inyección en régimen no lineal |
| Prior integrated microcombs | Chip de ganancia + resonador de alta Q | Un orden de magnitud menor | Menos líneas por encima de 100 μW | Varía (típicamente más amplio) | Varias (a menudo menor potencia de bombeo) |
Invertir en Tecnología Láser
Un líder global en fotónica y tecnologías láser, Coherent Corp. (COHR ) produce diodos láser semiconductores y componentes ópticos de alto rendimiento.
Con su negocio central girando en torno al desarrollo y fabricación de soluciones basadas en fotónica, que son críticas en la era actual de computación avanzada y transmisión de datos, Coherent se ha consolidado como una fuerza dominante en la industria de comunicaciones ópticas y posee una fuerte cuota de mercado.
Sus segmentos incluyen Networking, que aprovecha su tecnología de semiconductores compuestos para ofrecer componentes y subsistemas; Materials incluye dispositivos optoelectrónicos basados en carburo de silicio (SiC), antimonio de galio (GaSb), arseniuro de galio (GaAs), fosfuro de indio (InP), seleniuro de zinc (ZnSe) y sulfuro de zinc (ZnS); y el segmento Lasers atiende a clientes industriales en semiconductores, fabricación de precisión y aeroespacial y defensa, entre otros, a través de sus productos de láseres y óptica.
Coherent Corp. (COHR )
Con su amplia gama de productos innovadores basados en fotónica, Coherent puede ofrecer soluciones personalizadas y de extremo a extremo a sus clientes, así como atender las necesidades de escalabilidad de la infraestructura de IA.
Su enfoque estratégico en el mercado de IA posiciona a Coherent como un posible gran beneficiario del crecimiento continuo de la IA. Esto se suma a la creciente demanda de componentes ópticos de alto rendimiento. Pero al mismo tiempo, la empresa enfrenta desafíos por la mayor competencia en los sectores de IA y comunicaciones ópticas.
En cuanto al desempeño del mercado de Coherent, está disfrutando de un momento alcista, muy similar al amplio mercado de valores. Con un aumento del 29,16 % este año hasta ahora, las acciones de COHR cotizan actualmente a $123.70, al momento de escribir – un nuevo máximo histórico (ATH) que sitúa la capitalización de mercado de la empresa en $19,20 mil millones.
COHR Gráfico de precios
En abril, las acciones de COHR cayeron a $50 cuando el mercado de valores experimentó una corrección, y desde entonces, las acciones de Coherent se han recuperado aproximadamente un 146 %. Y hace solo dos años, COHR cotizaba por debajo de $30, lo que representó una fuerte recuperación.
Con eso, la empresa está entregando un EPS (TTM) de -0.62 y un P/E (TTM) de -198.72.
En cuanto a la posición financiera de Coherent, reportó ingresos récord de $1.53 mil millones para el cuarto trimestre que finalizó el 30 de junio de 2025. El margen bruto GAAP durante el período fue del 35,7 % y la pérdida neta GAAP fue de $0.83 por acción diluida, mientras que en bases no GAAP, su margen bruto fue del 38,1 % y el ingreso neto por acción diluida fue de $1.00.
Para todo el año fiscal 2025, sus ingresos también fueron un récord de $5.81 mil millones. El margen bruto GAAP fue del 35,2 % y la pérdida neta GAAP de $0.52 por acción diluida, mientras que el margen bruto no GAAP fue del 37,9 % y el ingreso neto por acción diluida de $3.53.
According to CEO Jim Anderson:
Entregamos un sólido año fiscal 2025 con un crecimiento de ingresos del 23 % y una expansión del EPS no GAAP del 191 %. Creemos que estamos bien posicionados para seguir impulsando un fuerte crecimiento de ingresos y ganancias a largo plazo, dada nuestra exposición a impulsores clave de crecimiento como los centros de datos de IA.
Durante este trimestre, la empresa comenzó los envíos de sus productos transceptores de 1.6T, habilitando aplicaciones de centros de datos de IA de alto rendimiento. También se introdujo un nuevo material compuesto de diamante SiC para la refrigeración avanzada de estos centros de datos.
Además, Coherent obtuvo sus primeros ingresos del Optical Circuit Switch (OCS) e introdujo la plataforma de láser excímero que ha sido actualizada para la producción a alta temperatura de cinta superconductor para tecnologías energéticas emergentes, como la fusión.
En las últimas dos semanas, Coherent ha lanzado varios productos nuevos, incluyendo una serie completa de ICs de cuatro canales que permiten transceptores ópticos más eficientes y rápidos para IA y la nube, la primera solución QSFP28 Dual Laser 100G ZR de la industria para maximizar la capacidad en la infraestructura de fibra existente, y láseres de onda continua de alta potencia de 400 mW para cumplir con los exigentes requisitos de ópticas co-empaquetadas y aplicaciones de fotónica de silicio.
Recientemente, Coherent demostró sus próximas generaciones de matrices 2D VCSEL y fotodiodos (PD) para abordar la creciente demanda de tráfico de datos en los centros de datos modernos.
Hace un par de semanas, Coherent celebró enmiendas, que incluyen la refinanciación de los compromisos de crédito revolvente existentes y el aumento de la facilidad total a $700 millones, a su Acuerdo de Crédito con JPMorgan Chase Bank (JPM ) y otros prestamistas, mejorando la liquidez y flexibilidad financiera de la empresa para apoyar operaciones y crecimiento.
Conclusión
La Universidad de Columbia ha logrado un hito de ingeniería, mostrando cómo momentos inesperados en la ciencia pueden conducir a descubrimientos aún mayores y mejores con la capacidad de redefinir campos enteros. Al transformar un solo haz desordenado en decenas de canales de luz potentes y estables, el equipo ha sentado las bases para la próxima generación de sistemas ópticos.
Desde revolucionar el LiDAR y reducir dispositivos cuánticos hasta impulsar la capacidad de los centros de datos impulsados por IA, esta tecnología representa un gran salto en la integración fotónica. Y a medida que el mundo avanza hacia sistemas de comunicación más rápidos y eficientes energéticamente, los chips de comb de frecuencia compactos podrían formar la base de la infraestructura informática del futuro.
Haga clic aquí para aprender todo sobre invertir en inteligencia artificial.
Referencias
- Gil-Molina, A., Antman, Y., Westreich, O., et al. (2025). Microcombs de alta potencia alimentados eléctricamente. Nature Photonics, 19(10), 873–879. Publicado el 7 de octubre de 2025. https://doi.org/10.1038/s41566-025-01769-z
Los investigadores de Columbia Engineering han creado un nuevo chip que puede transformar un láser en un “comb de frecuencia”, generando múltiples canales de luz potentes al mismo tiempo.
Al utilizar un mecanismo de bloqueo especial, los investigadores limpiaron la luz láser desordenada y lograron una precisión de nivel de laboratorio en un pequeño dispositivo de silicio. Este logro puede mejorar significativamente la eficiencia de los centros de datos y impulsar innovaciones en LiDAR, detección y tecnología cuántica.
Los microcomb reducen la precisión de nivel de laboratorio a un chip
Los investigadores crearon el dispositivo microcomb de alta potencia para mejorar la tecnología LiDAR (Detección y Medición por Luz).
LiDAR es una tecnología de detección remota que utiliza luz láser pulsada para calcular distancias y crear modelos 3D de alta resolución del entorno. Funciona como el radar, pero usa luz en lugar de sonido.
El sistema emite pulsos láser y mide el tiempo de su retorno para calcular distancias precisas a los objetos y rastrear el movimiento en tiempo real.
Compuesto por un láser, un escáner y un receptor GPS especializado, un LiDAR instrumento genera una ‘nube de puntos’ detallada de datos, que luego se utiliza para crear mapas 3D para aplicaciones como conducción autónoma, monitoreo ambiental, topografía y arqueología.
La tecnología se inventó a mediados de la década de 1960, inicialmente aplicada en meteorología, detección oceánica y mapeo topográfico, antes de que su uso se extendiera al espacio por la NASA. En la década de 2010, los automóviles comerciales comenzaron a utilizar LiDAR, y desde entonces, el LiDAR automotriz se ha vuelto muy popular en los autos eléctricos de alta gama.
Dada la creciente aplicación del LiDAR, los investigadores han estado trabajando constantemente en mejorar la tecnología. Muchas innovaciones emocionantes de tecnologías láser se integran con óptica avanzada, lo que permite una mayor miniaturización y promete un futuro a largo plazo para los sistemas LiDAR.
El objetivo de los investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Columbia era encontrar una manera de desbloquear mayor potencia y pureza espectral de sistemas láser compactos para permitir la generación de combs de frecuencia a escala de chip y mejorar las comunicaciones, detección, espectroscopía, LiDAR y otras aplicaciones fotónicas integradas.
Así, han creado un microcomb, un dispositivo fotónico miniaturizado que produce una serie de frecuencias ópticas espaciadas uniformemente, como los dientes de un peine, en un chip.
Estos combs de frecuencia miniaturizados integrados tienen el potencial de reducir el tamaño de los sistemas complejos tradicionalmente requeridos para tales aplicaciones. Por lo tanto, los microcombs integrados son prometedores para numerosas aplicaciones que requieren alta potencia de salida, huella pequeña y alta eficiencia, como espectroscopía, detección y comunicaciones de datos.
Recientemente, los investigadores han demostrado microcombs alimentados eléctricamente mediante la integración de chips de ganancia (elementos ópticos semiconductores) con resonadores de primera categoría. Pero su potencia óptica total sigue siendo mucho menor que la que requieren las soluciones prácticas.
Esta limitación ha sido abordada por los investigadores de Columbia, quienes demostraron microcombs de frecuencia Kerr alimentados eléctricamente de alta potencia.
De Diodos ‘Desordenados’ a Microcombs Limpios
Curiosamente, este fue un descubrimiento accidental. Hace unos años, los investigadores en el laboratorio del coautor Michal Lipson, profesor Eugene Higgins de Ingeniería Eléctrica y profesor de física aplicada, estaban trabajando en un proyecto para mejorar las capacidades del LiDAR cuando notaron algo increíble.
Estaban diseñando chips de alta potencia que podían generar haces de luz más brillantes, y “a medida que enviábamos más y más potencia a través del chip, notamos que estaba creando lo que llamamos un comb de frecuencia”, dijo Andres Gil-Molina, ex investigador postdoctoral en el laboratorio de Lipson y actualmente ingeniero principal en Xscape Photonics.
Un comb de frecuencia es un espectro formado por líneas espectrales discretas y regularmente espaciadas. Esto significa que este tipo especial de luz contiene diferentes colores alineados uno al lado del otro de forma ordenada, como se ve en un arcoíris.
Aquí, decenas de frecuencias de luz brillan. Pero los espacios entre estos diferentes colores o frecuencias permanecen oscuros. Así, al observar estas distintas frecuencias brillantes en un espectrograma, parecen picos o dientes de un peine, de ahí el nombre.
Dado que los diferentes colores de luz no interfieren entre sí, cada diente actúa como su propio canal, ofreciendo una oportunidad increíble para enviar varios flujos de datos simultáneamente.
Aunque es extremadamente beneficioso, crear un comb de frecuencia potente requiere láseres y amplificadores grandes y costosos.
Publicado en Nature Photonics1, el artículo detalla cómo lo mismo se puede lograr en un solo chip.
La tecnología que hemos desarrollado toma un láser muy potente y lo convierte en decenas de canales limpios y de alta potencia en un chip. Eso significa que puedes reemplazar bastidores de láseres individuales con un solo dispositivo compacto, reduciendo costos, ahorrando espacio y abriendo la puerta a sistemas mucho más rápidos y eficientes energéticamente.
– Gil-Molina
No solo esta investigación puede satisfacer la enorme demanda creada por los centros de datos de fuentes de luz potentes y eficientes que contienen muchas longitudes de onda, sino que también marca un hito en la misión del equipo de avanzar la fotónica de silicio.
Conocida por permitir una transferencia de datos significativamente más rápida mientras consume menos energía y genera menos calor que los circuitos electrónicos tradicionales, la fotónica de silicio ha encontrado aplicaciones en centros de datos de alta velocidad, IA, LiDAR, tecnologías cuánticas, IoT y 5G.
Silicon photonics integrates light-based components onto a silicon chip using the standard CMOS manufacturing processes to create photonic integrated circuits (PICs). It utilizes silicon-on-insulator (SOI) wafers as the semiconductor platform to form waveguides and other components that guide light for faster, more energy-efficient communication and smaller, more cost-effective devices.
A medida que esta tecnología se vuelve cada vez más central para la infraestructura crítica y nuestras vidas diarias, este tipo de progreso es esencial para garantizar que los centros de datos sean lo más eficientes posible.
– Lipson
Cómo el Bloqueo de Auto-Inyección Limpia y Multiplica la Luz
¿Cuál es el láser más potente que se puede colocar en un chip? Esta pregunta llevó a los investigadores a su descubrimiento.
El equipo de Columbia eligió un diodo láser multimodo. Un diodo láser (LD) es un dispositivo semiconductor que produce luz de un solo color a una longitud de onda específica. Los diodos láser multimodo, o láseres de área amplia (BAL), proporcionan mayores potencias de salida y son ideales cuando se requiere alta potencia óptica y la calidad del haz es menos crítica.
Estos dispositivos producen un haz más amplio, lo que reduce la calidad del haz pero aumenta la densidad de potencia. Los diodos láser multimodo se utilizan ampliamente en aplicaciones como dispositivos médicos, impresión e imágenes, y herramientas de corte láser.
Aunque producen enormes cantidades de luz, el haz de estos láseres es “desordenado”, lo que dificulta su uso en aplicaciones precisas.
Integrar un diodo láser multimodo en un chip de fotónica de silicio, donde las rutas de luz son tan estrechas como solo unos pocos micrómetros (μm) o incluso cientos de nanómetros (nm), sin embargo, requiere una ingeniería cuidadosa.
Para purificar esta fuente de luz potente pero muy ruidosa, el equipo utilizó un mecanismo de bloqueo.
El bloqueo de auto-inyección se empleó en el régimen no lineal para generar combs de alta potencia en el chip y purificar la coherencia de la fuente de bombeo al mismo tiempo.
El bloqueo por inyección es el efecto de frecuencia que puede ocurrir cuando un oscilador es perturbado por un segundo oscilador que opera a una frecuencia cercana. Cuando las frecuencias están lo suficientemente cerca y el acoplamiento es fuerte, el segundo oscilador puede capturar al primero, haciendo que tenga esencialmente la misma frecuencia que el segundo oscilador.
Esta técnica se aplica principalmente a fuentes láser de onda continua (CW) de frecuencia única cuando se requiere una salida de alta potencia, combinada con un ruido de intensidad y de fase muy bajo.
Se basa en la fotónica de silicio para remodelar y limpiar la salida del láser, generando un haz más estable y limpio, lo que se denomina alta coherencia. Una vez que la luz se purifica, las propiedades ópticas no lineales del chip entran en acción, dividiendo el haz único y potente en decenas de colores que están uniformemente espaciados, lo cual es la característica clave de un comb de frecuencia.
La fuente de luz compacta y de alta eficiencia resultante combina la potencia bruta de un láser industrial con la estabilidad y precisión requeridas para comunicaciones y detección avanzadas.
La fuente de baja coherencia se integró con alta potencia de salida y resonadores de anillo de nitruro de silicio. Los resonadores están diseñados con dispersión de velocidad de grupo normal, lo que significa que la velocidad disminuye a medida que la frecuencia óptica aumenta. Esto ocurre cuando las longitudes de onda de luz más largas viajan más rápido que las más cortas en un medio, provocando que los pulsos ópticos se expandan con el tiempo.
Los microcombs creados por el equipo alcanzaron niveles de potencia total en el chip de hasta 158 mW. Las líneas del comb, mientras tanto, tenían un ancho de línea intrínco de 200 kHz. Los investigadores también mostraron más del doble de líneas de comb superando los 100 μW y niveles de potencia en el chip un orden de magnitud superiores a cualquier resultado previamente reportado.
Researchers said:
Nuestro novedoso microcomb alimentado eléctricamente tiene el tamaño, la potencia y el ancho de línea requeridos para comunicaciones de datos, y podría impactar fuertemente en otras áreas como la computación de alto rendimiento y dispositivos ubicuos para detección espectral y aplicaciones de cronometraje.
El avance llega en un momento en que el auge de la IA está provocando un aumento explosivo en la demanda de capacidad de los centros de datos. Esto está generando una presión sobre su infraestructura, que lucha por mover la información a gran velocidad. Como resultado, las empresas están construyendo infraestructuras especializadas en IA para manejar los enormes requisitos computacionales de entrenamiento y ejecución de grandes modelos de IA.
Ya, los enlaces de fibra óptica están siendo utilizados por centros de datos avanzados para transportar datos, pero incluso ellos dependen de láseres de longitud de onda única.
Al tener decenas de haces funcionando en paralelo a través de la misma fibra única, en lugar de un solo haz que transporta un único flujo de datos, los combs de frecuencia pueden mejorar dramáticamente las capacidades de los centros de datos.
Este mismo principio estuvo detrás de la WDM, o multiplexación por división de longitud de onda, una tecnología de fibra óptica que envía múltiples flujos de datos simultáneamente a través de una sola fibra óptica asignando a cada flujo una longitud de onda de luz única, aumentando significativamente la capacidad de datos y permitiendo mayor ancho de banda. La WDM ayudó a que Internet se convirtiera en una red global de alta velocidad a finales de los años 90.
Ahora, el equipo de Lipson está fabricando combs de alta potencia y multicolores tan pequeños que pueden caber directamente en un chip. Este logro hará posible introducir esta capacidad en aquellas partes de los sistemas informáticos modernos que son compactas y costosas.
De esta manera, los chips pueden cambiar el modo en que operan los centros de datos al simplificar la forma en que la información se transmite y procesa, influyendo en el diseño de los centros de datos de próxima generación y muchos otros dispositivos que dependen de una comunicación óptica eficiente. Estos mismos chips también podrían habilitar sistemas LiDAR avanzados, dispositivos cuánticos compactos, relojes ópticos extremadamente precisos y espectrómetros portátiles.
Esto se trata de llevar fuentes de luz de nivel de laboratorio a dispositivos del mundo real. Si puedes hacerlas potentes, eficientes y lo suficientemente pequeñas, puedes colocarlas casi en cualquier lugar.
– Gil-Molina
Swipe to scroll →
| Fuente | Integración | Potencia Total del Comb en el Chip | Líneas >100 μW | Ancho de Línea Intrínseco (por línea) | Técnica Clave |
|---|---|---|---|---|---|
| Columbia Engineering (2025) | Diodo láser multimodo + resonador SiN (en chip) | ~0.16 W (≈160 mW) | ≥25 | ~200 kHz | Bloqueo de auto-inyección en régimen no lineal |
| Prior integrated microcombs | Chip de ganancia + resonador de alta Q | Un orden de magnitud menor | Menos líneas por encima de 100 μW | Varía (típicamente más amplio) | Varias (a menudo menor potencia de bombeo) |
Invertir en Tecnología Láser
Un líder global en fotónica y tecnologías láser, Coherent Corp. (COHR ) produce diodos láser semiconductores y componentes ópticos de alto rendimiento.
Con su negocio central girando en torno al desarrollo y fabricación de soluciones basadas en fotónica, que son críticas en la era actual de computación avanzada y transmisión de datos, Coherent se ha consolidado como una fuerza dominante en la industria de comunicaciones ópticas y posee una fuerte cuota de mercado.
Sus segmentos incluyen Networking, que aprovecha su tecnología de semiconductores compuestos para ofrecer componentes y subsistemas; Materials incluye dispositivos optoelectrónicos basados en carburo de silicio (SiC), antimonio de galio (GaSb), arseniuro de galio (GaAs), fosfuro de indio (InP), seleniuro de zinc (ZnSe) y sulfuro de zinc (ZnS); y el segmento Lasers atiende a clientes industriales en semiconductores, fabricación de precisión y aeroespacial y defensa, entre otros, a través de sus productos de láseres y óptica.
Coherent Corp. (COHR )
Con su amplia gama de productos innovadores basados en fotónica, Coherent puede ofrecer soluciones personalizadas y de extremo a extremo a sus clientes, así como atender las necesidades de escalabilidad de la infraestructura de IA.
Su enfoque estratégico en el mercado de IA posiciona a Coherent como un posible gran beneficiario del crecimiento continuo de la IA. Esto se suma a la creciente demanda de componentes ópticos de alto rendimiento. Pero al mismo tiempo, la empresa enfrenta desafíos por la mayor competencia en los sectores de IA y comunicaciones ópticas.
En cuanto al desempeño del mercado de Coherent, está disfrutando de un momento alcista, muy similar al amplio mercado de valores. Con un aumento del 29,16 % este año hasta ahora, las acciones de COHR cotizan actualmente a $123.70, al momento de escribir – un nuevo máximo histórico (ATH) que sitúa la capitalización de mercado de la empresa en $19,20 mil millones.
COHR Gráfico de precios
En abril, las acciones de COHR cayeron a $50 cuando el mercado de valores experimentó una corrección, y desde entonces, las acciones de Coherent se han recuperado aproximadamente un 146 %. Y hace solo dos años, COHR cotizaba por debajo de $30, lo que representó una fuerte recuperación.
Con eso, la empresa está entregando un EPS (TTM) de -0.62 y un P/E (TTM) de -198.72.
En cuanto a la posición financiera de Coherent, reportó ingresos récord de $1.53 mil millones para el cuarto trimestre que finalizó el 30 de junio de 2025. El margen bruto GAAP durante el período fue del 35,7 % y la pérdida neta GAAP fue de $0.83 por acción diluida, mientras que en bases no GAAP, su margen bruto fue del 38,1 % y el ingreso neto por acción diluida fue de $1.00.
Para todo el año fiscal 2025, sus ingresos también fueron un récord de $5.81 mil millones. El margen bruto GAAP fue del 35,2 % y la pérdida neta GAAP de $0.52 por acción diluida, mientras que el margen bruto no GAAP fue del 37,9 % y el ingreso neto por acción diluida de $3.53.
According to CEO Jim Anderson:
Entregamos un sólido año fiscal 2025 con un crecimiento de ingresos del 23 % y una expansión del EPS no GAAP del 191 %. Creemos que estamos bien posicionados para seguir impulsando un fuerte crecimiento de ingresos y ganancias a largo plazo, dada nuestra exposición a impulsores clave de crecimiento como los centros de datos de IA.
Durante este trimestre, la empresa comenzó los envíos de sus productos transceptores de 1.6T, habilitando aplicaciones de centros de datos de IA de alto rendimiento. También se introdujo un nuevo material compuesto de diamante SiC para la refrigeración avanzada de estos centros de datos.
Además, Coherent obtuvo sus primeros ingresos del Optical Circuit Switch (OCS) e introdujo la plataforma de láser excímero que ha sido actualizada para la producción a alta temperatura de cinta superconductor para tecnologías energéticas emergentes, como la fusión.
En las últimas dos semanas, Coherent ha lanzado varios productos nuevos, incluyendo una serie completa de ICs de cuatro canales que permiten transceptores ópticos más eficientes y rápidos para IA y la nube, la primera solución QSFP28 Dual Laser 100G ZR de la industria para maximizar la capacidad en la infraestructura de fibra existente, y láseres de onda continua de alta potencia de 400 mW para cumplir con los exigentes requisitos de ópticas co-empaquetadas y aplicaciones de fotónica de silicio.
Recientemente, Coherent demostró sus próximas generaciones de matrices 2D VCSEL y fotodiodos (PD) para abordar la creciente demanda de tráfico de datos en los centros de datos modernos.
Hace un par de semanas, Coherent celebró enmiendas, que incluyen la refinanciación de los compromisos de crédito revolvente existentes y el aumento de la facilidad total a $700 millones, a su Acuerdo de Crédito con JPMorgan Chase Bank (JPM ) y otros prestamistas, mejorando la liquidez y flexibilidad financiera de la empresa para apoyar operaciones y crecimiento.
Conclusión
La Universidad de Columbia ha logrado un hito de ingeniería, mostrando cómo momentos inesperados en la ciencia pueden conducir a descubrimientos aún mayores y mejores con la capacidad de redefinir campos enteros. Al transformar un solo haz desordenado en decenas de canales de luz potentes y estables, el equipo ha sentado las bases para la próxima generación de sistemas ópticos.
Desde revolucionar el LiDAR y reducir dispositivos cuánticos hasta impulsar la capacidad de los centros de datos impulsados por IA, esta tecnología representa un gran salto en la integración fotónica. Y a medida que el mundo avanza hacia sistemas de comunicación más rápidos y eficientes energéticamente, los chips de comb de frecuencia compactos podrían formar la base de la infraestructura informática del futuro.
Haga clic aquí para aprender todo sobre invertir en inteligencia artificial.
Referencias
- Gil-Molina, A., Antman, Y., Westreich, O., et al. (2025). Microcombs de alta potencia alimentados eléctricamente. Nature Photonics, 19(10), 873–879. Publicado el 7 de octubre de 2025. https://doi.org/10.1038/s41566-025-01769-z
